Побудувати карту власної галактики складніше, ніж здається. Сонячна система лежить усередині диска Чумацького Шляху, тому побачити його структуру збоку — як роблять для інших спіральних галактик — неможливо. Додає проблем і космічний пил: густі хмари заступають цілі ділянки неба, особливо в далеких, зовнішніх рукавах.

Команда під керівництвом Беатріче Вая з Італійського національного інституту астрофізики (INAF) знайшла спосіб обійти ці труднощі. Замість того щоб вивчати зорі напряму, дослідники скористалися рентгенівським світлом від трьох вибухів у далеких галактиках — і зафіксували, як воно розсіюється на пилу самого Чумацького Шляху.

Як рентген малює кільця на пилу

Гамма-спалахи (GRB) — одні з найпотужніших вибухів у Всесвіті, які трапляються в далеких галактиках і супроводжуються потужним викидом рентгенівського випромінювання. Коли світло такого спалаху проходить крізь Чумацький Шлях на шляху до Землі, частина променів розсіюється на пилинках у спіральних рукавах нашої галактики.

Розсіяне світло приходить до телескопа з невеликою затримкою відносно прямого променя — і формує на небі яскраве кільце навколо точки вибуху. З часом це кільце повільно розширюється.

Швидкість розширення залежить від відстані до хмари пилу, на якій відбулося розсіювання. Виміривши цю швидкість, команда змогла обчислити точну відстань до пилових хмар — а отже, і до рукавів Галактики, у яких ці хмари лежать. Метод залишається точним навіть на великих відстанях, де інші способи вимірювання втрачають надійність.

Зовнішні рукави виявилися далі, ніж вважалося

Дослідники проаналізували відлуння трьох гамма-спалахів: GRB 221009A (2022 рік), GRB 160623A (2016) і GRB 031203 (2003). Спостереження, зібрані телескопами XMM-Newton і Chandra, охоплюють період з грудня 2003 до листопада 2022 року.

Результати підтвердили раніше відому відстань до рукава Персея. А от два інших рукави — Зовнішній рукав Щита-Кентавра і Зовнішній рукав — виявилися розташованими на до 10% далі, ніж передбачали попередні моделі.

До появи цього методу відстані до зовнішніх рукавів оцінювали переважно опосередковано, виходячи з відомостей про обертання Галактики. Такий підхід залишав місце для похибки. Прямий вимір за рентгенівськими відлуннями дав змогу її скоротити.

Chandra, XMM-Newton і Gaia доповнюють одне одного

Телескоп ESA Gaia за останні роки радикально змінив уявлення про Чумацький Шлях: саме завдяки його даним вдалося встановити, що галактика має чотири спіральні рукави, а не два, як вважали раніше. Однак для найвіддаленіших ділянок диска виміри Gaia менш надійні.

Саме тут рентгенівський метод виявляється особливо цінним — він зберігає точність на відстанях, де оптичні виміри втрачають чіткість.

Тепер, у своєму третьому десятилітті, XMM-Newton продовжує давати потік проривних наукових результатів — від найяскравішого коли-небудь зафіксованого гамма-спалаху до зірок, які розриває чорна діра, і рентгенівських знімків Марса. Ще цікавіше, коли місії обʼєднують зусилля, як сталося тут. Разом вони можуть розповісти набагато більше про небо навколо нас.Ерік Куукерс, науковий керівник проєкту XMM-Newton, ESA

Наступний крок — слабші відлуння і нові дані Gaia

Дослідження, опубліковане 29 червня в журналі Astronomy & Astrophysics, — не кінцева точка. Найближчими роками карта Чумацького Шляху продовжить уточнюватися завдяки новим порціям даних Gaia: четвертий випуск даних місії заплановано на грудень 2026 року, п'ятий — після 2030-го.

Паралельно за справу візьметься наступне покоління рентгенівської астрономії — обсерваторія ESA NewAthena. Вона зможе вловлювати значно слабші рентгенівські відлуння, ніж XMM-Newton і Chandra, що дасть змогу дослідити ще віддаленіші й тьмяніші ділянки зовнішньої Галактики.